核电异形管板锻件的锻造工艺研究.pdf

《大型铸锻件》
HEAVY CASTING AND FORGING
July 2015
核电异形管板锻件的锻造工艺研究
李雪高伟宋现洲2杜军杨跌飞徐航涛岳振宇
(1.中信重工机械股份有限公司,河南471039;
2.洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司,河南471039)
摘要:针对20MnMo钢锻件的规格及性能要求,分析了锻造工序的难点,采用仿形法与旋压法结合,并对变
形过程进行数值模拟,制定出了合理的制造工艺,成功锻造出核电异形管板锻件。
关键词:20MnMo;异形管板;锻造工艺
中图分类号:TG316.3文獻标志码:B
Research on Forging Process of
Nuclear Power Special-shaped Tube Sheet Forgings
Li Xue, Gao Wei, Song Xianzhou, Du Jun, Yang Yuefei, Xu Hangtao, Yue Zhenyu
Asat Agai e aon a e e omae equiment of 0MN M steel forgings, he ificulties of
forging process have been analyzed. By combining the profiling method and the spinning method, the numerical simula
tion of deformation process has been performed. Meanwhile, the reasonable manufaeturing process has been prepared
and the nuclear power special-shaped tube sheet forgings have been manufactured successfully
Key words: 20MNMO; special-shaped tube sheet; forging process
汽水分离再热器(MSR)是核电站常规岛设
2465
备再热系统中的一个大型关键设备,而汽水分离
管程水口增
试祥区
再热器的管板组合系统作为该装备的关键部件,
结构复杂,技术要求十分严格。因此,我公司针对
此批管板的外形特点,在传统的管板锻造工艺基
础上,结合仿形锻造法,成功锻造出带有凹槽的异
亮程倒
形管板锻件
图1核电管板粗加工尺寸图
Figure 1 Dimensional drawing for rough machining of
异形管板传统緞造工艺
nuclear power tube sheet
管板粗加工尺寸如图1所示。材质为需把此侧锻成平面,而将壳程侧的凹槽压制成型。
2MnMo。用户要求在水口端取样做性能检测,因我公司首次采用仿形锻造工艺,因此利用DE-
此,水口端凹槽处存有试环,壳程侧《冒口端)内FORM软件对异形管板的成形过程进行了数值模
有2240mmx150mm的伵槽。按采购规范要拟。上砧采用900mm窄锤头,下模为专用辅具,
求,管板整个截面上的金属应锻透,并宜锻至接近其规格为O2000mmx150mm。锻造过程中采
成品零件的形状和尺寸。传统的管板锻造工艺主用上砧旋压的方案对异形管板的成形过程进行数
要以镦粗旋压为主,锻成圆饼子形状后,再机械加值模拟。从模拟结果可以看出,管板的凹槽变形
工去除凹槽处坯料。这样,不但增加了锻件的成情况可以满足工艺要求,如图2所示。从金属变
本及加工工时,而且破坏了锻件的纤维流线,减短形的过程及纤维流线分布的情况来看,壳程侧的
了锻件的使用寿命。
纤维流线沿着产品的形状分布,锻件力学性能得
2异形管板仿形锻造數值模拟
到提高,延长了产品的使用寿命。
用户要求在管程侧凹槽处取一试环,锻造时3管板仿形锻造生产过程
锻造生产中,以数值模拟结果为参考依据,采
收稿日期:2014-11-06
作者简介:李雪(19882),女,倾土研究生,工程师,主要研究方向用规格为2000mmx150m的圆板辅具锻压
为大型核电加氢锻件。
出凹槽部分,并对锻造过程进行了调整,成功
《大型铸锻件
July 2015
HEAVY CASTING AND FORGING
Step
Step 371
图2异形管板仿形锻造数值模拟
Figure 2 The numerical simulation of profile forging of special-shaped tube sheet
锻造出此批管板。锻件单重24660kg,其中凹槽粗时,要求冒口端朝上,并在此工序中不进行翻面
处重量为3650kg,共计16件。采用仿形锻造生锻造。这样由于上端面金属流动阻力小,旋压后
产后,锻件毛坏重量减少58.4t,节约成本约50坯料的冒口端直径较大,为下一火次的凹槽成型
创造有利条件。
第1火:升温至1240℃,保温6h后,钢锭出
第火:升温至1150℃,保温后出炉进行最
炉压针口、倒棱,改变钢锭表面铸态组织,并消除终成型变形。工装辅具放置在回转台中心,坯料
棱角处应力集中。然后气割钢锭锭尾及钳口余冒口端朝下,对准辅具中心放置。上砧子先以坏
料,保证钢锭有足够的水冒口切除量,以确保锻件料中心为轴线,进行旋转镦粗;待辅具镶嵌进入坯
内部无缩孔及偏析等缺陷。
料后,上砧子再从外向内进行小压下量的旋压;最
第Ⅲ火:升温至1240℃,保温12h后,钢锭后滚锻外圆、平整端面、出成品。
经敏粗、WHF(宽砧强压锻造法)法拔长主变
形2,气割下料。坯料主变形后、内部组织已完
4锻后热处理
全由柱状晶破碎为细晶粒,经下一火次的高温保
锻后热处理执行两次正火和一次回火工
温,内部经压实后的疏松、孔洞进一步焊合。
艺,以消除锻造过程中产生的应力,调整和改
第皿火:升温至1240℃,保温9h后,坯料徴善锻件粗大组织,降低锻件内部化学成分与金相
粗后,选择窄砧旋压。此工序是异形管板成型的组织的不均匀性,并通过长时间的高温回火进行
关键点。从数值模拟结果看出,旋压后的坯料上扩氢,防止产生白点、氢脆等氢致缺陷。
端直径大,外形轮廓有锥度。因此,此时坯料在镦
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